一種直驅(qū)型兩輪自平衡電動車的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于交通工具技術(shù)領域，涉及一種直驅(qū)型兩輪自平衡電動車。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，汽車化進程不斷加快，機動車消費需求逐漸旺盛，汽車保有量不斷飆升。能源短缺和環(huán)境污染成為了人類面臨的社會問題，交通堵塞與汽車?？繂栴}也面臨著嚴峻的考驗。因此，研宄新型的小型輕便、節(jié)約能源、方便實用、成本低廉的智能化交通工具，將為緩解我國目前車輛耗油量大、能源消耗多、環(huán)境污染大、道路交通擁擠、停車難等問題提供一條有效的解決途徑。
[0003]目前有專利與直驅(qū)型兩輪自平衡電動車有關:《一種單軸驅(qū)動的兩輪自平衡車》(CN103600796A)，其特征在于:電機固定架和軸承固定架均設置在車體上，電機設置在電機固定架上，電機驅(qū)動齒輪與電機固定連接，電機驅(qū)動齒輪與傳動齒輪相嚙合，傳動齒輪與傳動軸聯(lián)接配合，轉(zhuǎn)向桿與轉(zhuǎn)向傳動齒輪相聯(lián)接，轉(zhuǎn)向齒條與車輪轉(zhuǎn)向節(jié)互相鉸接?！兑环N雙控型兩輪自平衡智能車》(CN103612695A)，其特征在于:機械結(jié)構(gòu)和安裝于該機械結(jié)構(gòu)上的操控系統(tǒng)，操控系統(tǒng)以通過雙手進行的手控操作方式或者通過身體的協(xié)調(diào)活動進行的體控操作方式來控制所述智能車實現(xiàn)在豎直方向小傾角范圍內(nèi)的平穩(wěn)運行?！兑环N變結(jié)構(gòu)自平衡兩輪車》(CN102582738A)，其特征在于:該兩輪車的整體呈對稱結(jié)構(gòu)，由車身裝置、驅(qū)動裝置、轉(zhuǎn)把裝置和電控裝置四個部件組成。
[0004]以上發(fā)明專利其缺點在于:
[0005]1、機械結(jié)構(gòu)上:傳統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)方式中的車輪軸承與車體分離，機械結(jié)構(gòu)復雜，制造零部件多，生產(chǎn)成本高。
[0006]2、控制方式上:傳統(tǒng)控制方式不靈活，多采用手控操作或者采用電位計調(diào)整，可靠性和靈敏度不高，具有較大的安全隱患等。
[0007]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，具有如下優(yōu)點，如:
[0008]1、本發(fā)明的左右車輪及輪轂采用8吋單邊軸無刷電機車輪一體化。存在:①傳動軸與輪轂一體化的傳動系統(tǒng)是封閉的，將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內(nèi)，使機械部分簡化；②內(nèi)部電機直接帶動車輪轉(zhuǎn)動，在騎行過程中泥沙等異物不會進入，傳動軸因為沒有鏈條，所以不存在會生銹或者斷鏈現(xiàn)象。有低干擾、低行駛噪音、運轉(zhuǎn)順暢、壽命長和維護成本低等優(yōu)點。所以本發(fā)明大大降低了能源消耗，實現(xiàn)了行駛噪音低，整車重量輕的目的，可以提尚電池續(xù)航能力。
[0009]2、本發(fā)明的控制方式為利用人體站立姿態(tài)判斷向前后、左右四個方向的加減速與轉(zhuǎn)向，采用新型電容式數(shù)字陀螺儀。較傳統(tǒng)機械式陀螺儀:①采集數(shù)據(jù)更簡單，數(shù)據(jù)處理更方便，信號干擾更?。虎谟捎跈C械式陀螺儀輸出的信號為模擬信號，需要對模擬信號進行放大整形濾波，再由MCU對每個軸的輸出進行AD轉(zhuǎn)換，需要占用3個(3軸輸出)AD通道，需要精確的參考源，受溫度影響大，對RC濾波電路的要求也較高，影響電路的設計與制作。而采用數(shù)字式陀螺儀則不需要在電路設計上采用放大整形濾波電路，使電路設計簡單，采集精度高，追蹤速度可控，對環(huán)境溫度耐受性能好，能有效提高車體平穩(wěn)性，減少車體自平衡的判斷過程，提高乘坐人員的安全性和舒適性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種直驅(qū)型兩輪自平衡電動車，解決了現(xiàn)有機械結(jié)構(gòu)方式中的車輪軸承與車體分離，機械結(jié)構(gòu)復雜，體積大，生產(chǎn)成本高的問題。
[0011]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是包括底盤，底盤上部垂直安裝有轉(zhuǎn)向桿，轉(zhuǎn)向桿能夠伸縮調(diào)整高度，以適應不同高度的操作人員，轉(zhuǎn)向桿底部連接安裝在底盤內(nèi)的轉(zhuǎn)向電位器，轉(zhuǎn)向桿頂部設有把手，操作人員手握在把手上進行轉(zhuǎn)向控制，轉(zhuǎn)動把手，改變轉(zhuǎn)向電位器的電阻值，轉(zhuǎn)向電位器通過電路連接微控制器，微控制器通過電路連接電機驅(qū)動模塊，電機驅(qū)動模塊分別通過電路連接左輪轂電機和右輪轂電機，微控制器檢測轉(zhuǎn)向電位器的電阻值大小，從而通過電機驅(qū)動模塊對左輪轂電機和右輪轂電機進行差速控制實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，左輪轂電機和右輪轂電機分別連接設置在底盤兩側(cè)的滾輪，微控制器通過電路連接姿態(tài)檢測模塊，實時監(jiān)測車體的傾斜姿態(tài)并將數(shù)據(jù)發(fā)送給微控制器進行處理，微控制器通過電路連接無線通信模塊，無線通信模塊用于系統(tǒng)在調(diào)試運行過程中與上位機的數(shù)據(jù)交換，微控制器通過電路連接三維感應器件，三維感應器件內(nèi)部包含三軸陀螺儀和三軸加速器，三軸陀螺儀感測車體姿態(tài)信號并傳輸?shù)轿⒖刂破髋c三軸加速器的加速信號進行混合處理，輸出混合后的信號作為車體姿態(tài)判斷的依據(jù)，微控制器還通過電路連接安裝在把手上的按鍵電路和液晶顯示模塊，按鍵電路包括按鍵S1、S2、S3，SI調(diào)用當前陀螺儀采集的數(shù)據(jù)，S2為左右輪轂轉(zhuǎn)動的數(shù)據(jù)，S3為切換按鍵以及確認按鍵，液晶顯示模塊用于配合按鍵電路進行數(shù)據(jù)顯示，電源模塊給系統(tǒng)進行供電。
[0012]進一步，所述微控制器采用E⑶微控制器模塊，控制芯片采用ST公司生成的STM32F103RCT6作為核心控制芯片。
[0013]進一步，所述左輪轂電機和右輪轂電機為無刷電機。
[0014]進一步，所述液晶顯示模塊為NOKIA 5110液晶模塊。
[0015]進一步，所述姿態(tài)檢測模塊采用電容式MPU-6050三維感應器件。
[0016]進一步，所述無線通信模塊型號為ZigBeeCC2530。
[0017]本發(fā)明的有益效果是結(jié)構(gòu)簡單，體積小，造價低。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明平衡車正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明平衡車側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明平衡車電路模塊連接示意圖；
[0021]圖4為本發(fā)明平衡車控制流程圖。
[0022]圖中，1.底盤，2.轉(zhuǎn)向桿，3.轉(zhuǎn)向電位器，4.把手，5.微控制器，6.電機驅(qū)動模塊，7.左輪轂電機，8.右輪轂電機，9.滾輪，10.姿態(tài)檢測模塊，ll.ZigBeeCC2530無線通信模塊，12.三維感應器件，13.按鍵電路，14.液晶顯示模塊，15.電源模塊。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0024]本發(fā)明結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，其電路模塊連接如圖3所示，本發(fā)明包括底盤1，底盤I上部垂直安裝有轉(zhuǎn)向桿2，轉(zhuǎn)向桿2能夠伸縮調(diào)整高度，以適應不同高度的操作人員，轉(zhuǎn)向桿2底部連接安裝在底盤I內(nèi)的轉(zhuǎn)向電位器3，轉(zhuǎn)向桿2頂部設有把手4，操作人員手握在把手4上進行轉(zhuǎn)向控制，轉(zhuǎn)動把手4，改變轉(zhuǎn)向電位器3的電阻值，轉(zhuǎn)向電位器3通過電路連接微控制器5，微控制器5通過電路連接電機驅(qū)動模塊6，電機驅(qū)動模塊6分別通過電路連接左輪轂電機7和右輪轂電機8，微控制器5檢測轉(zhuǎn)向電位器3的電阻值大小，從而通過電機驅(qū)動模塊6對左輪轂電機7和右輪轂電機8進行差速控制實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，左輪轂電機7和右輪轂電機8分別連接設置在底盤I兩側(cè)的滾輪9，微控制器5通過電路連接姿態(tài)檢測模塊10，實時監(jiān)測車體的傾斜姿態(tài)并將數(shù)據(jù)發(fā)送給微控制器5進行處理，微控制器5通過電路連接無線通信模塊11，無線通信模塊11用于系統(tǒng)在調(diào)試運行過程中與上位機的數(shù)據(jù)交換，微控制器5通過電路連接三維感應器件12，三維感應器件12內(nèi)部包含3軸陀螺儀和3軸加速器，3軸陀螺儀感測車體姿態(tài)信號并傳輸?shù)轿⒖刂破?與3軸加速器的加速信號進行混合處理，輸出混合后的信號作為車體姿態(tài)判斷的依據(jù)，微控制器5還通過電路連接安裝在把手4上的按鍵電路13和液晶顯示模塊14，按鍵電路13包括按鍵S1、S2、S3，S1調(diào)用當前陀螺儀采集的數(shù)據(jù)，S2為左右輪轂轉(zhuǎn)動的數(shù)據(jù)，S3為切換按鍵以及確認按鍵，液晶顯示模塊14用于配合按鍵電路13進行數(shù)據(jù)顯示，電源模塊15給系統(tǒng)進行供電。
[0025]其中微控制器5采用E⑶微控制器模塊，控制芯片采用ST公司生成的STM32F103RCT6作為核心控制芯片。左輪轂電機7和右輪轂電機8為無刷電機。液晶顯示模塊14為NOKIA 5110液晶模塊。姿態(tài)檢測模塊10采用電容式MPU-6050三維感應器件。無線通信模塊11型號為ZigBeeCC2530o
[0026]微控制器5采用ECU微控制器模塊，控制芯片采用ST公司生成的STM32F103RCT6作為核心控制芯片，STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-M3內(nèi)核，供電電壓3.3V，具有AD轉(zhuǎn)換、PWM(脈沖寬度調(diào)制)、DMA(DirectMemory Access)、UART (Universal Asynch